5.2～5.3 第2课时 物种的形成、生物多样性-【步步高】2023-2024学年高一生物学必修2 遗传与进化（浙科版2019）

第2课时　物种的形成、生物多样性 [学习目标]　1.构建物种形成的两种模型。2.概述生物多样性的层次。3.关注生物多样性的价值和保护。 一、物种的形成 1．异地的物种形成 (1)原因：一个初始种群，因环境隔离因素而分隔成两个种群。由于新种群形成时可能发生的遗传漂变，它们所处的环境条件不同，自然选择所保留的和淘汰的基因型不同，两个种群的遗传组成出现差异。 (2)生殖隔离：不同物种之间一般是不能相互交配的，即使交配成功，也不能产生可育后代的现象。 (3)过程：由于两个种群彼此处于隔离状态而不能进行基因交流，随着时间的推移，种群间的遗传差异积累，最后达到种群间完全的生殖隔离。 (4)过程图示 (5)特点：经过地理隔离和生殖隔离，时间长，形成能够适应新环境的新物种，是一个渐变过程。 (6)实例：加拉帕戈斯群岛地雀的形成过程。 2．同地的物种形成(以二倍体形成四倍体植物为例) (1)原因：二倍体植物经减数分裂形成配子时，如果减数分裂失败，代之以一次有丝分裂，染色体数目没有减半，形成了二倍体配子。 (2)过程 ①二倍体植物在异常情况下形成的雌雄二倍体配子融合后形成四倍体合子，能发育为成熟植株，并借助自花授粉来繁殖。 ②四倍体植物和二倍体植物交配，产生的是三倍体植物，三倍体植物高度不育，所以形成的新的四倍体植物相对于二倍体亲本，已是新的物种。 (3)特点：不经过地理障碍的隔离，时间短，是一个骤变过程。 判断正误 (1)新物种形成一定是长期地理障碍的隔离后达到生殖隔离(　　) (2)生殖隔离是新物种形成的标志(　　) (3)两个种群的遗传差异因基因交流而增大(　　) 答案　(1)×　(2)√　(3)× 解析　(1)同地的新物种形成不需要经过长期地理障碍的隔离，通过一次有性生殖就能形成。 (3)两个种群的遗传差异因基因交流而减小。 任务一：分析异地的物种形成过程 如图是我国黄河两岸某种生物a的演化过程模型，请据图分析： 1．自然状态下，b、c之间能进行基因交流吗？为什么？ 提示　不能；因为自然状态下，b、c之间存在地理障碍。 2．b、c进化的方向相同吗？为什么？ 提示　不同；因为b、c两地的环境条件不同，自然选择的方向不同。 3．研究表明，某基因在b、d之间的频率有很大差别，是否说明二者不是同一物种了？ 提示　不一定；是否是同一物种要看是否存在生殖隔离。 4．长期进化后，b、c形成了两个物种，这反映出物种形成的一般途径是怎样的？ 提示　长期的地理障碍的隔离，导致遗传差异积累，进而达到完全的生殖隔离。 5．黄河北岸的b迁移到黄河南岸后，不与c进化为同一物种，其原因可能是什么？ 提示　二者之间已经形成生殖隔离。 6．若在黄河南岸，由于某种原因，二倍体的c加倍成了四倍体的e，那么c、e之间存在生殖隔离吗？并说明理由。这说明了什么？ 提示　存在；二倍体的c与四倍体的e杂交，其后代是三倍体，三倍体是高度不育的，所以二者存在生殖隔离。这说明了物种的形成可以不经过长期地理障碍的隔离。 1．种群与物种的比较 项目 种群 物种 范围 较小范围内的同种生物的所有个体 由分布在不同区域内的同种生物的许多种群组成 判断标准 种群必须具有“三同”即同一时间、同一地点、同一物种 主要是具有一定的形态结构、生理功能和在自然状态下能相互交配并且产生可育后代(无生殖隔离) 联系 ①一个物种可以包括许多种群； ②同一个物种的多个种群之间存在着地理隔离，长期发展下去可成为不同的亚种，进而可能形成多个新物种 2.物种形成与生物进化的比较 项目 物种形成 生物进化 标志 出现生殖隔离 种群基因频率改变 变化后的生物与原生物的关系 属于不同物种 可能属于同一物种，也可能属于不同物种 二者联系 ①只有不同种群的基因库产生了明显差异，出现生殖隔离后才能形成新物种； ②生物进化不一定产生新物种，产生新物种一定发生了生物进化 1．(2023·绍兴高一检测)某地东海岸与西海岸分布着两种形态差异明显的海龟。经DNA检测，发现它们曾经是同一物种，火山爆发导致该地形成后，它们被分隔成两个地区的不同种群，现已进化成两个不同物种。下列叙述错误的是(　　) A．适应是自然选择的结果 B．种群是生物进化的基本单位 C．地理隔离是新物种形成的必要条件 D．东、西海岸不同环境影响海龟进化的方向 答案　C 解析　达尔文的自然选择学说认为适应的来源是可遗传的变异，适应是自然选择的结果，A正确；种群是生殖的基本单位，也是生物进化的基本单位，B正确；隔离是物种形成的必要条件，有的物种形成不需要经过地理隔离，如多倍体的形成，C错误；东、西海岸的不同环境影响海龟进化的方向，即自然选择决定进化的方向，D正确。 2．下列有关生物进化和物种形成的叙述，正确的是(　　) A．形成新物种是生物进化的实质 B．生殖隔离一旦形成就标志着新物种的产生 C．环境条件保持稳定，种群的基因频率就不会发生变化 D．在物种形成过程中，地理隔离和生殖隔离是同时出现的 答案　B 解析　生物进化的实质是种群基因频率的改变，A错误；生殖隔离是新物种形成的标志，B正确；基因突变是多方向的、随机发生的，所以即使环境没有改变，种群的基因频率也可能会因基因突变而发生改变，C错误；物种形成过程中，一般是先经过地理隔离然后产生生殖隔离，或者不经过地理隔离直接产生生殖隔离，D错误。 二、生物多样性 1．生物多样性 (1)概念：生物多样性是地球上所有的动物、植物、微生物物种和它们所拥有的全部基因以及它们赖以生存的生态环境的总和。 (2)层次 ①物种多样性(核心) a．概念：指地球上动物、植物、微生物等生物种类的丰富程度。 b．测量指标：物种总数、物种密度、特有种比例。 ②遗传多样性：是生物多样性的重要组成部分，是指地球上生物所携带的全部遗传信息的总和。 ③生态系统多样性：主要是指地球上生态系统组成、功能的多样性以及生态环境的多样性、生物群落的多样性、生态系统类型的多样性等。 (3)生物多样性之间的联系 ①遗传多样性决定了物种的多样性，物种的多样性形成了不同的生态系统。 ②当生态系统发生变化，丧失稳态时，必然影响生物的生存，进而引发物种多样性和遗传多样性的丧失。 2．人类生存和发展受益于生物多样性 (1)生物多样性价值巨大：人类从生物多样性中得到了所需的食品、药物和工业原料。千姿百态的生物也给人以美的享受，是艺术创造和科学发明的源泉。物种多样性对科学技术的发展是不可或缺的，甚至人类文化的多样性在很大程度上起源于生物及其环境的多样性。 (2)生物多样性的生态价值也是巨大的，它在维系自然界能量流动、物质循环、改良土壤、涵养水源及调节小气候等诸多方面发挥着重要的作用。 3．人类活动会影响生物多样性，生物多样性也会影响人类生存 (1)人类活动对生物多样性的影响 ①当人类活动遵循自然规律的，其活动会促进生物多样性的增加。 ②当人类片面追求单一因子的效益，并且利用一切手段来强化这种效益时，其结果会损害生物多样性并导致某些物种的灭绝。 (2)生物多样性保护的两个方面 ①对面临灭绝的珍稀濒危物种和生态系统的绝对保护。 ②对数量较大的可以开发的资源进行可持续的合理利用。 (3)生物多样性保护的主要形式：迁地保护和就地保护。 判断正误 (1)大量引进国外物种是增加当地生物多样性的重要措施(　　) (2)保护生物多样性最有效的措施是就地保护(　　) (3)栖息地的减少及栖息地多样性的降低是生物多样性降低的重要原因(　　) (4)生物多样性对维系生态平衡、涵养水源和调节小气候等具有重要作用(　　) 答案　(1)×　(2)√　(3)√　(4)√ 任务二：分析物种多样性的形成过程 绵羊属目前一般分为8个种，920个品种。如表为主要几个绵羊种的染色体情况，请思考以下问题： 项目 分布地区 染色体数(条) 盘羊 中亚 56 东方盘羊 西亚 58 摩弗伦羊 西亚、欧洲 54 加拿大盘羊 北美洲 52 大角羊 阿拉斯加 54 家绵羊 两河流域 54 1.绵羊属共含有920个品种，这组数据体现的生物多样性的类型是什么？ 提示　遗传多样性和物种多样性。 2．表中的6个绵羊种中，摩弗伦羊、大角羊、家绵羊有时可以互相交配产生后代，但是后代往往不育，请解释后代不育的原因。 提示　后代体细胞中的2组染色体为异源染色体，基因也不完全相同，减数分裂时会出现联会紊乱。 3．请根据表中信息及其所学现代进化理论，解释8个绵羊类群形成的可能原因与机制。 提示　绵羊种群内存在普遍的变异，由于长期地理障碍的隔离等，造成基因交流阻断，不同的种群适应不同的环境，最终在持续的自然选择作用下，种群之间形成生殖隔离，从而形成不同物种的绵羊。 1．生物多样性的三个层次 2．协同进化、趋异进化、趋同进化、平行进化的综合比较 项目 协同进化 趋异进化 趋同进化 平行进化 主要影响因素 物种之间的相互作用、相互依存关系 源自同一祖先，生存环境不同 源自不同祖先，生存环境相似 源自同一祖先，且互有亲缘关系 进化的结果 生物体形成精巧的相互适应 生物体朝着不同的方向进化 生物体的整体或者部分形态构造向着同一方向改变 独立地进化出相似的特征 3．下列有关生物多样性的描述与其所属层次不相符的是(　　) 选项 生物多样性的描述 层次 A 班上同学中，有人是双眼皮，有人是单眼皮 遗传多样性 B 某市的居民中有白种人、黑种人和黄种人 物种多样性 C 江苏境内除有平原外，还有丘陵、湖泊和沼泽等 生态系统多样性 D 校园里既有开白花的菊花，也有开红花的玫瑰花等 物种多样性 答案　B 解析　双眼皮和单眼皮属于一对相对性状，由一对等位基因控制，属于遗传多样性，A不符合题意；白种人、黑种人和黄种人属于同一物种，之间不存在生殖隔离，不属于物种多样性，B符合题意；江苏境内有平原、丘陵、湖泊和沼泽等，构成生态系统多样性，C不符合题意；开白花的菊花和开红花的玫瑰花属于不同物种，属于物种多样性，D不符合题意。 4．下列各项中，符合保护生物多样性原则的是(　　) A．为保护草场，减少沙化，要杀死所有危害草原的黄鼠 B．为美化城市环境，可以根据观赏需要从国外引进多种植物 C．为控制水葫芦在我国造成的严重灾害，应将其天敌引入我国 D．将东北虎迁入野生动物园繁育，并进行部分的野外回归实验 答案　D 解析　杀死所有危害草原的黄鼠会降低生物多样性，应该将有害生物的数量控制在一定范围内，而不是杀死所有有害生物，A错误；引进生物不当可能会造成生物入侵，从而导致生物多样性遭到破坏，不能只根据观赏需要引进植物，B错误；为控制水葫芦在我国造成的严重灾害，将其天敌引入我国，其天敌又会因为缺乏天敌而数量大增，从而影响其他生物的生存，危及整个生态系统，C错误；将东北虎迁入野生动物园繁育，并进行部分野外回归实验，这是对生物多样性的迁地保护，D正确。 题组一　异地的和同地的物种形成 1．下列关于物种和种群的说法，错误的是(　　) A．同一种群一般不存在地理隔离 B．同一物种可包括多个种群 C．同一物种不存在隔离 D．不同物种一定存在生殖隔离 答案　C 解析　同一种群是生活在同一自然区域的同种生物的全部个体，一般不存在地理隔离，A正确；同一物种可分散在不同区域，形成多个种群，B正确；同一物种之间不存在生殖隔离，但可能存在地理隔离，C错误。 2．下列关于新物种形成的叙述，正确的是(　　) A．生物进化的结果就是形成新物种 B．生殖隔离是地理隔离的必然结果 C．产生生殖隔离是形成新物种的必要条件 D．基因突变一定能导致新物种的产生 答案　C 解析　生物进化的实质是种群基因频率的改变，但不一定形成新物种，A错误；地理隔离不一定导致生殖隔离，如东北虎和华南虎，二者打破地理隔离可以产生可育后代，B错误；基因突变可以产生新基因，但不一定形成新物种，D错误。 3．下列能形成新物种的是(　　) A．二倍体的西瓜经秋水仙素处理成为四倍体西瓜 B．桦尺蠖体色的基因频率由S(灰色)95%变为s(黑色)95% C．马与驴交配产生了骡 D．克隆羊多莉 答案　A 4．某一鸟类种群由于自然原因而被分割成两个群体，它们分别受到不同环境条件的影响，经过600万年后，如果把这两个群体的后代放到一起，则它们最可能会(　　) A．具有同样的交配季节 B．陷入对相同资源的竞争中 C．彼此产生了生殖隔离 D．形成种内互助的合作关系 答案　C 解析　经过600万年后，两个群体的后代可能产生了生殖隔离。 5．达尔文在加拉帕戈斯群岛上发现几种地雀分别分布于不同的岛屿上。用现代生物进化理论解释正确的是(　　) A．同种地雀→地理隔离→自然选择→生殖隔离→不同种地雀 B．同种地雀→地理隔离→自然选择→不同种地雀 C．同种地雀→自然选择→地理隔离→生殖隔离→不同种地雀 D．同种地雀→地理隔离→生殖隔离→不同种地雀 答案　A 题组二　生物多样性 6．某花农栽种的一株琼花开出了花瓣为双层的花朵，极为少见。运用生物多样性的原理对这种现象的正确解释是(　　) A．遗传多样性 B．物种多样性 C．生态系统多样性 D．个体多样性 答案　A 解析　琼花花瓣为双层的性状是由遗传物质控制的，体现了遗传多样性。 7．就地保护生物多样性的主要场所是(　　) A．动物园 B．植物园 C．自然保护区 D．天然的热带雨林 答案　C 8．下列关于生物多样性的叙述，正确的是(　　) A．生物多样性的形成也就是新的物种不断形成的过程 B．生物多样性包括遗传多样性、个体多样性、物种多样性 C．种间互助可以通过影响协同进化进而影响生物多样性 D．生物多样性是生物与生物长期相互作用、协同进化的结果 答案　C 解析　生物多样性的形成不仅仅是新的物种不断形成的过程，也是遗传多样性和生态系统多样性不断形成的过程，A错误；生物多样性包括遗传多样性、物种多样性和生态系统多样性，B错误；生物多样性是生物与生物、生物与无机环境相互作用、协同进化的结果，D错误。 9．下列关于生物多样性的叙述，正确的是(　　) A．生物多样性的形成过程中物种种类保持不变 B．生物多样性是人类赖以生存和发展的基础 C．捕食者的存在不利于生物多样性的形成 D．地理隔离破坏了生物多样性 答案　B 解析　生物多样性是地球上所有的植物、动物和微生物物种和它们所拥有的全部基因以及它们赖以生存的环境的总和，物种多样性的形成过程中涉及生物和生物，以及生物和环境之间的关系，故物种种类会发生改变，A错误；捕食者的存在，可以在一定程度上防止出现绝对优势种，为其他生物的生存开拓了空间，有利于生物多样性的形成，C错误；地理隔离有利于生物多样性的形成，D错误。 10．据分类学记载，现在地球上生活着的生物约有200多万种，而且每年都有新物种被发现。近年来在深海中，海底5 000米的深海热泉孔周围，都发现了以前没有记载的生物。据以上材料分析，下列有关说法正确的是(　　) A．由于变异的多样性才导致生物物种的多样性 B．从分子水平看，生物的性状具有多样性的直接原因是蛋白质的多样性 C．只要有新的基因产生就能形成新物种 D．自然选择会使生物产生有利变异 答案　B 解析　变异的多样性只是提供原材料，生物物种的多样性的形成还需要环境条件、隔离、协同进化等因素综合作用，A错误；蛋白质是生物性状的主要体现者，因此生物多样性的直接原因是蛋白质的多样性，B正确；新物种形成的标志是生殖隔离的形成，而一个新基因的形成一般无法导致生殖隔离，C错误；变异是不定向的，环境的改变只是对变异具有选择作用，D错误。 11．(2023·温州高一调研)如图为一个亲代种群由于地理隔离(河流和山脉)成了两个新的种群，进而进化为两个新物种的过程。下列叙述错误的是(　　) A．同一种群中的所有个体属于同一物种 B．种群内个体间毛发长度、颜色等差异体现了遗传多样性 C．自然选择导致种群1和2发生定向进化 D．如果没有选择，种群的基因频率不发生改变 答案　D 解析　种群是指生活在一定自然区域的同种生物的全部个体，故同一种群中的所有个体属于同一物种，A正确；种群内个体属于同一物种，个体间毛发长度、颜色等差异是由于遗传物质不同决定的，体现了遗传多样性，B正确；自然选择决定生物进化的方向，自然选择导致种群1和2发生定向进化，C正确；没有自然选择，种群的基因频率也会因基因突变等发生改变，D错误。 12．(2023·湖州高一诊断)达尔文从加拉帕戈斯群岛采集到13个物种的地雀标本，它们的区别主要在喙的大小上。达尔文推测这些地雀最初来自南美大陆。下列描述符合现代生物进化理论的是(　　) A．加拉帕戈斯群岛上所有地雀的全部等位基因总和称为基因库 B．突变、基因迁移、随机交配和自然选择等都会导致种群基因频率改变 C．南美大陆的地雀祖先不同个体之间普遍存在着变异，且一部分变异可以遗传 D．不同岛屿地雀的喙大小不同，是地雀为了适应新环境新食物而发生的定向变异 答案　C 解析　某岛屿上地雀的基因库包括这个岛屿某一种地雀所含有的全部基因，A错误；突变、基因迁移、非随机交配和自然选择等都可以改变种群的基因频率，B错误；变异具有普遍性，不同生物个体之间普遍存在着变异，变异包括可遗传变异和不可遗传变异两种，其中可遗传变异可以遗传，C正确；生物的变异具有不定向性，D错误。 13．(2023·浙江舟山中学高一检测)自然选择对种群的作用常有三种类型(甲、乙、丙)，结合现代生物进化理论进行分析，下列叙述错误的是(　　) A．种群内可遗传的变异是自然选择的前提，形成适应的前提 B．根据上述三种作用类型可知，选择压力决定生物变异的方向 C．新物种的形成，其实也是生物与生物之间、生物与环境之间协同进化的结果 D．同一物种的两个不同种群间的地理隔离会阻碍两个种群之间的基因交流 答案　B 解析　种群内可遗传的变异使个体间出现差异，自然选择的过程中适者生存，不适者被淘汰，使生物朝着适应环境的方向进化，A正确；根据上述三种作用类型可知，选择压力决定种群基因频率改变的方向，但不能决定生物变异的方向，变异是不定向的，B错误；种群在选择压力作用下最终形成了新的物种，其实也是生物与生物之间、生物与环境之间协同进化的结果，C正确；同一物种的两个不同种群间由于地理障碍会阻碍两个种群之间的基因交流，使不同种群的基因库出现差异，D正确。 14．下列关于生物变异、进化和生物多样性的叙述，错误的是(　　) A．新物种都是经过长期的地理隔离形成的 B．饲养金鱼过程中的人工选择会使金鱼种群的基因频率发生定向改变 C．野生物种灭绝后会使本物种的遗传多样性降低 D．物种之间、生物与环境之间协同进化和发展，形成生物多样性 答案　A 解析　新物种一般是经过长期地理隔离最后达到生殖隔离，有些新物种的形成可以不经过地理隔离而直接达到生殖隔离，A错误；人工选择淘汰具有不需要性状的个体，保留具有需要性状的个体，从而使种群基因频率发生定向改变，B正确；生物多样性包括遗传多样性、物种多样性和生态系统多样性，野生物种灭绝后，相关遗传基因消失，本物种的遗传多样性降低，C正确。 15．人们在1.5亿年前的沉积物中发现了已灭绝的剑尾动物化石，对每个个体背甲的长/宽的值进行了测量，这一长/宽的值用S表示。在下图中，p曲线表示1.5亿年前时该动物S值的分布。在1亿年前的沉积物中，在三个不同地点发现了三个不同剑尾动物的群体，图中a、b、c分别表示3种动物群体中S值的分布情况。请据图回答下列问题： (1)在a、b、c三个群体中，最可能出现新物种的是______，理由是__________________________ ________________________________________________________________________。 (2)在发现该动物的三个地区中，环境最可能保持不变的是__________，理由是_____________ ________________________________________________________________________。 (3)S值的变化实质是反映了__________的变化，这种变化是__________的结果，这种作用还决定了生物进化的方向。 答案　(1)c　变异类型最多，有可能出现适应环境的变异类型而形成新物种　(2)a　群体性状与1.5亿年前的群体最相似　(3)基因频率　自然选择 16.如图是物种形成的一种模式。物种a因为地理障碍分隔为两个种群a1和a2，经过漫长的进化，分别形成新物种b和c。在此过程中的某一时刻，a1种群的部分群体越过障碍外迁，与a2同域分布，向d方向进化。回答下列问题： (1)该地区原来的物种a由许多个体组成，这些个体的总和称为__________________，这是生物进化的__________________。 (2)物种b中全部个体所含有的全部等位基因的总和，称为物种b的____________________。种群b的过度繁殖，将会导致__________________加剧。 (3)a1种群中某一性状由等位基因M和m控制，当a1种群的部分群体越过障碍外迁与a2同域分布后，基因M在该种群中出现的比例逐渐加大，而基因m在该种群中出现的比例逐渐减小，那么该种群具有基因______的个体容易在当时的环境中生存，基因M和m在该种群中出现的比例发生变化是__________________的结果。 (4)以生物多样性的不同层次来分析，物种c中不同个体的存在反映了__________________的多样性。 答案　(1)种群　基本单位　(2)基因库　生存斗争(3)M　自然选择　(4)遗传 学科网（北京）股份有限公司 $$